DE4237764C1 - Verfahren zur Regelung der Drehzahlen von angetriebenen Rädern eines Schienenfahrzeugs - Google Patents
Verfahren zur Regelung der Drehzahlen von angetriebenen Rädern eines SchienenfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Regelung der
Drehzahlen von angetriebenen Rädern eines Schienenfahrzeugs
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Verfahren ist durch die DE 36 08 603 A1
bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die Drehzahlen
der Räder eines nachlaufenden Fahrwerks abhängig von den
Drehzahlen der Räder eines vorlaufenden Fahrwerks und den
unterschiedlichen Motorströmen aufgrund der unterschied
lichen Raddurchmesser ermittelt.
Bei Schienenfahrzeugen, deren Räder elektromotorisch
angetrieben werden, sind die Raddrehzahlen abhängig von den
Drehzahlen der jeweiligen Antriebsmotoren. Fährt ein
derartiges Schienenfahrzeug z. B. aus einem Kreisbogen in
eine Gerade ein, dann drehen sich die Räder des nachlaufenden
Fahrwerks schneller als die Räder des vorlaufenden
Fahrwerks. Dadurch arbeiten die Antriebsmotoren der
nachlaufenden Räder, die sich noch im Kreisbogen befinden,
möglicherweise generatorisch, wohingegen die Antriebsmotoren
der vorlaufenden Räder, die sich bereits auf der
Geraden befinden, überlastet werden können, in jedem Fall
aber mehr Energie benötigen. Darüber hinaus können Gleit-
und Schleudervorgänge auftreten, die zu einem erhöhten
Verschleiß an Rad und Schiene führen und eine entsprechende,
den Fahrkomfort beeinträchtigende Geräuschentwick
lung hervorrufen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zur Regelung der Drehzahlen von angetriebenen Rädern eines
Schienenfahrzeugs anzugeben, bei dem ein generatorischer
Betrieb der Antriebsmotoren bei den jeweils nachlaufenden
Rädern zuverlässig verhindert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Solldrehzahl
nIIsoll der Räder des nachlaufenden Fahrwerks abhängig von
der Istdrehzahl nIist des vorlaufenden Fahrwerks sowie von
der Istdrehzahl nIIist des nachlaufenden Fahrwerks gemäß
der Beziehung
ermittelt, wobei mit nIsoll die Solldrehzahl der Räder des
vorlaufenden Fahrwerks bezeichnet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle befahrbaren
Gleis-Steckenführungen geeignet. Befährt sowohl das
vorlaufende als auch das nachlaufende Fahrwerk eine Gerade,
dann sind beide Istdrehzahlen gleich und die Solldrehzahl
nIIsoll der Räder des nachlaufenden Fahrwerks ist gleich
der Solldrehzahl nIsoll der Räder des vorlaufenden
Fahrwerks. Befindet sich das Fahrzeug vollständig in einem
Kreisbogen mit konstantem Radius, dann sind wiederum beide
Istdrehzahlen nIist und nIIist und damit die Solldrehzahlen
nIsoll und nIIsoll gleich groß.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also genau dann,
wenn durch eine Änderung im Streckenverlauf eine höhere
Drehzahl bei den Rädern des nachlaufenden Fahrwerks erforderlich
ist, eine entsprechende Drehzahlaussteuerung bei
den Antriebsmotoren der nachlaufenden Räder vorgenommen.
Dadurch wird der generatorische Betrieb der nachlaufenden
Antriebsmotoren mit den eingangs geschilderten Nachteilen
zuverlässig verhindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen Schienenfahrzeugen,
unabhängig davon, wie das Fahrwerk ausgebildet ist,
angewandt werden. Sind mehrere Räder in einem gemeinsamen
Fahrwerk angeordnet, z. B. als Einzelräder oder als
gemeinsam auf einer Achse angeordneten Radpaare, dann können
bei dem vorlaufenden und dem nachlaufenden Fahrwerk aus
mehreren Rädern bzw. Radpaaren zunächst Radblock-Drehzahlen
oder mittlere Fahrwerks-Drehzahlen ermittelt werden, um
diese dann entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 zu
regeln. Eine besonders genaue Regelung erhält man bei
Einzelradantrieben, da in diesem Fall beide Schienen eines
Gleises getrennt betrachtet werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Istwert der
Räder des vorlaufenden Fahrwerks auf einen gewünschten
Sollwert geregelt. Mittels dieses Sollwertes wird der
Sollwert für die Räder des nachlaufenden Fahrwerks
errechnet. Auf diesen errechneten Sollwert wird die Drehzahl
der Räder des nachlaufenden Fahrwerks geregelt.
Bei einem Verfahren nach Anspruch 2 werden in vorteilhafter
Weise bei den Rädern des nachlaufenden Fahrwerks antriebsseitig
unzulässig hohe Drehzahlen vermieden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines X-Y-Diagramms
der Schiene mit einem vor- und einem nachlaufenden
Einzelrad erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein vorlaufendes und mit 2 ein
nachlaufendes Einzelrad eines Schienenfahrzeugs bezeichnet.
Beide Einzelräder 1 und 2 laufen in einem Abstand a
(Abstand der Radaufstandspunkte P₁ und P₂ der Einzelräder 1
und 2) auf der rechten Schiene 3; für die nicht darge
stellte linke Schiene gelten die nachfolgenden Ausführungen
analog. Die Schiene 3 geht von einem Kreisbogen mit einem
Radius r um einen Mittelpunkt M im Geradenanfangspunkt A in
eine Gerade über.
Das vorlaufende Einzelrad 1 befindet sich bereits
vollständig in der Geraden, wohingegen das nachlaufende
Einzelrad 2 noch im Kreisbogen läuft. Die an den Radauf
standspunkt P₂ des Einzelrades 2 und an den Geraden
anfangspunkt A geführten Radien r schließen hierbei einen
Winkel δ ein. Für das vorlaufende Einzelrad 1 ergibt sich
damit gegenüber der Fahrzeuglängsachse (in der Zeichnung
ist eine dazu parallele Achse 4 eingezeichnet) ein
Auslenkwinkel α; analog ergibt sich für das nachlaufende
Einzelrad 2 ein Auslenkwinkel β. In der dargestellten
Fahrzeugposition sind die Auslenkwinkel α und β
unterschiedlich.
Der in Richtung der Fahrzeug-Längsachse zeigende Vektor der
Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug ergibt sich damit zu
vFahrzeug = v₁ · cosα,
vFahrzeug = v₂ · cosβ,
vFahrzeug = v₂ · cosβ,
wobei mit v₁ die Geschwindigkeit des vorlaufenden Einzel
rades 1 und mit v₂ die Geschwindigkeit des nachlaufenden
Einzelrades 2 bezeichnet sind.
Die Geschwindigkeiten v₁ und v₂ sind hierbei proportional
zu den Istdrehzahlen n1ist bzw. n2ist ihrer
Antriebsmotoren. Man erhält somit die Beziehung:
n1ist · cosα = n2ist · cosβ
und daraus die Gleichung
Zur Regelung der Drehzahl des nachlaufenden Einzelrades 2
werden erfindungsgemäß anstelle der Auslenkwinkel α und β
die Istdrehzahlen n1ist und n2ist des vorlaufenden Einzelrades
sowie des nachlaufenden Einzelrades 2 erfaßt.
Die Erfassung der Rad-Istdrehzahlen kann hierbei auf
bekannte Weise durch mechanische oder elektromechanische
Sensorelemente erfolgen. Winkelgeber zur Erfassung der
Auslenkwinkel sind bei der erfindungsgemäßen Drehzahl-
Regelung also nicht erforderlich. Darüber hinaus ist eine
Messung der Rad-Istdrehzahlen n1ist bzw. n2ist einfacher und
genauer als die Erfassung der Auslenkwinkel α und β durch
führbar.
Durch die Erfassung der Istdrehzahlen am vorlaufenden
Einzelrad 1 und am nachlaufenden Einzelrad 2 kann beim
Bremsen des Schienenfahrzeugs ein Gleiten und beim
Beschleunigen ein Schleudern der angetriebenen Einzelräder
1 und 2 zuverlässig vermieden werden. Die Geschwindigkeiten
v₁ und /oder v₂ der Einzelräder 1 und 2 sind bei Gleit- oder
Schleudervorgängen nicht mehr proportional zur entsprechenden
Rad-Istdrehzahl n1ist bzw. n2ist. Beim Gleiten sind z. B.
v₁ und v₂ ungleich Null, wohingegen n1ist bzw. n2ist gleich
Null sind.
Um einen zuverlässigen Schutz gegen Schleudern zu
erreichen, darf der Quotient n2ist/n1ist den Grenzwert qc
nicht überschreiten bzw. den Grenzwert 1/qc nicht unter
schreiten. Ein schleuderfreier Lauf der angetriebenen
Einzelräder 1 und 2 ist also durch die Beziehung
definiert.
Ein Unterschreiten des Grenzwertes 1/qc führt beim vorlaufenden
Einzelrad 1 zum Schleudern. Beim Überschreiten des
Grenzwertes qc schleudert das nachlaufende Einzelrad 2.
Der Grenzwert qc ist eine fahrzeugspezifische Größe und
wird vom Abstand a der Radaufstandspunkte P₁ bzw. P₂ der
Einzelräder 1 und 2 bzw. vom Abstand der
Fahrwerksdrehpunkte sowie durch den kleinsten für das
Fahrzeug zulässigen Kurvenradius rmin bestimmt.
Ausgehend von der Gleichung
erhält man mit
und mit δ = δ₁
für den Grenzwert qc.
für den Grenzwert qc.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich, wird bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren das Drehzahlverhältnis
ausschließlich aus der Drehzahl der angetriebenen Räder
bestimmt. Dieses Verfahren ist genauer als eine Ermittlung
des Drehzahlverhältnisses aus nichtangetriebenen, von den
angetriebenen Rädern entfernt angeordneten Laufrädern.
Aufgrund der vorstehenden Erläuterungen ist es evident, daß
die für Einzelräder gemachten Ausführungen analog auch für
mehrere, gemeinsam in einem Fahrwerk angeordnete Räder
gelten. In diesem Fall kann das Verfahren anstelle der
Drehzahlen n₁ und n₂ der Einzelräder 1 bzw. 2 mit einer Rad
block-Drehzahl bzw. einer gemittelten Drehzahl nI für die
Räder des vorlaufenden Fahrwerks und einer entsprechenden
Drehzahl nII für die Räder des nachlaufenden Fahrwerks
ausgeführt werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur Regelung der Drehzahlen von angetriebenen
Rädern eines Schienenfahrzeugs mit wenigstens einem
vorlaufenden und einem nachlaufenden Fahrwerk, die
gegenüber einer Fahrzeug-Längsachse um einen Auslenkwinkel
(α bzw. β) auslenkbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus der Solldrehzahl (nIsoll) der Räder (1) des
vorlaufenden Fahrwerks und aus der Istdrehzahl (nIIist) der
Räder (2) des nachlaufenden Fahrwerks sowie aus der
Istdrehzahl (nIist) der Räder (1) des vorlaufenden
Fahrwerks gemäß der Beziehung
die Solldrehzahl (nIIsoll) der Räder (2) des nachlaufenden
Fahrwerks gebildet wird, wobei die Drehzahlen Radblock-
Drehzahlen oder mittlere Fahrwerksdrehzahlen darstellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehzahl-Grenzwertes
durch die Räder (2) des nachlaufenden Fahrwerks der
Sollwert für die Drehzahl nI der Räder (1) des vorlaufenden
Fahrwerks nunmehr der Sollwert für die Drehzahl nII der
Räder (2) des nachlaufenden Fahrwerks bildet (nIsoll=
nIIsoll) und der modifizierte Sollwert n′Isoll für die
Drehzahl der Räder (1) des vorlaufenden Fahrwerks gemäß der
Beziehung
eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Istdrehzahl nIist der Räder (1) des vorlaufenden
Fahrwerks sowie die Istdrehzahl nIIist der Räder (2) des
nachlaufenden Fahrwerks gemäß der Beziehung
geregelt wird, wobei mit qc ein fahrzeugspezifischer
Grenzwert bezeichnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4237764A DE4237764C1 (de) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | Verfahren zur Regelung der Drehzahlen von angetriebenen Rädern eines Schienenfahrzeugs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4237764A DE4237764C1 (de) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | Verfahren zur Regelung der Drehzahlen von angetriebenen Rädern eines Schienenfahrzeugs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4237764C1 true DE4237764C1 (de) | 1994-03-24 |
Family
ID=6472428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4237764A Expired - Fee Related DE4237764C1 (de) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | Verfahren zur Regelung der Drehzahlen von angetriebenen Rädern eines Schienenfahrzeugs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4237764C1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19651897A1 (de) * | 1996-12-13 | 1998-06-18 | Erich Riethmueller | Gemeinsames Antriebs-, Brems- und Lenkungssystem für elektrisch getriebene Fahrzeuge |
EP0919447A1 (de) * | 1997-11-27 | 1999-06-02 | Willitz Decartered Gabbidon | Antriebsanordnung für ein Schienenfahrzeug |
EP0936125A3 (de) * | 1998-02-10 | 2000-03-22 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren zur Spurführung von Achseinheiten eines Schienenfahrzeugs und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3608603A1 (de) * | 1985-03-14 | 1986-09-18 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Elektrofahrzeugkontrollsystem |
-
1992
- 1992-11-09 DE DE4237764A patent/DE4237764C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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---|---|---|---|
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